JPH03243822A - 変位測定装置 - Google Patents

変位測定装置

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JPH03243822A
JPH03243822A JP3959090A JP3959090A JPH03243822A JP H03243822 A JPH03243822 A JP H03243822A JP 3959090 A JP3959090 A JP 3959090A JP 3959090 A JP3959090 A JP 3959090A JP H03243822 A JPH03243822 A JP H03243822A
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JP
Japan
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light
optical fiber
reflected
pressure
light source
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Pending
Application number
JP3959090A
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English (en)
Inventor
Katsuji Iwamoto
勝治 岩本
Osamu Kawakami
修 川上
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、大電流、高電圧に伴う電磁誘導雑音に強く
圧力等を計測するための変位測定装置に関する。
(従来の技術) 従来のひずみゲージ式圧力計においては、信号を伝達す
るために電気的に接続線が必要となり、工業プラント内
の電力機器、動力機械の大電力、高電圧化に伴う電磁誘
導雑音等による影響を受け易く、出力に誤差が起き易い
この電磁誘導雑音に強いものとして、例えば特開昭61
−275632号公報に記載されたような光フアイバ応
用の圧力測定装置がある。この圧力測定装置は、第3図
に示すように、圧力Pを受ける受圧ダイアフラム31に
光源33の光線を光源用光ファイバ35で投光し、その
反射光を再び受光用光ファイバ37で第1−感光素子3
9aに投光して電気信号に変換する。受圧ダイアフラム
31のたわみによる反射光の変化から圧力を測定するも
のである。光源33の光線の一部を参照用光ファイバ3
6によりセンサーヘッド41まで往復させ、第2感光素
子39bに投光して電気信号に変換する。第1感光素子
39aから出力される反射信号出力を第2感光素子39
bから出力される参照信号出力で除算等の演算をする演
算手段45よりの出力信号と受圧力の対応関係(例えば
直線関係)を作る出力調整手段47により外乱による光
量変動等を除き、正確な圧力測定をするものである。
しかしながら、このような従来の装置では、実用性を考
慮して光ファイバとセンサーヘッド41との間あるいは
光ファイバの中間に光ファイバマルチコネミタを用い分
割可能としている。このような構成では、光量の再現性
を保証するためには、1μs以下の位置合せなどの高精
度のコネクタが必要となり、コスト面での採算が取れな
い。
さらには、光源33からの光を光源用光ファイバ35と
参照用光ファイバ36に分けて運び、また反射光をゲ光
用光ファイバ37にて運ぶため、個々の光ファイバが別
々に外乱の影響を受けた場合には除去できないという欠
点があった。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように光ファイバを応用した従来の圧力測定装置
では、光伝送の中間に光フアイバコネクタを使用すると
光量の再現性に問題があった。
したがって測定精度の悪化及び信頼性に欠けていた。ま
た複数の光ファイバを用いるため外乱の影響を受けやす
いといった問題点もあった。
そこで、この発明は外乱の影響を受けにくく中間に光フ
アイバコネクタを挿入しても、正確な圧力等の測定を可
能にした変位測定装置の提供を目的としている。
〔発明の構成〕
(W題を解決するための手段) 本発明の変位測定装置は。
波長の異なる光を送出する光源と、 この光源からの光を集光して運ぶ光源用光ファイバと、 この光源用光ファイバで運ばれた光を、第1のみを反射
し、第2の光を吸収する波長選択性を持った受圧ダイア
フラム(センサヘッド)と、受圧ダイアフラムで反射さ
れた第1の光及び前記第2の光を集光して運ぶ受光用光
ファイバと。
この受光用光ファイバにより運ばれた光を前記第1の光
と前記第2の光に分ける波長選択性を持つミラー(波長
選択手段)と、 前記第1の光を受して電気信号に変換する第1の感光素
子と、 前記第2の光を受光して電気信号に変換する第2の感光
素子と。
前記第1及び第2の感光素子の出力から外乱による光量
変化を除く演算手段と、 この演算手段の出力信号と前記受圧ダイアフラムの受圧
力との対応関係を作る出力調整手段と、から成ることを
特徴としている。
(作 用) 圧力(変位量)に応じて受圧ダイアフラム(センサヘッ
ド)がたわむと反射光量が変化(距離が小さくなると光
量増加)し、第1感光素子での光量が増加し1反射信号
電圧が上昇する。参照光量は一定のままであり、第2感
光素子で電気信号に変えられた参照電圧も一定であるの
で、反射゛信号と参照信号による演算処理と出力調整処
理により圧力に対応した出力を出すことができる。外乱
により光ファイバが曲げを受けた場合は、1本の光ファ
イバに信号光、参照光を入れているので、反射信号電圧
、参照信号電圧とも同様に変化し。
演算処理することにより外乱による変動を除ける。
また途中に光フアイバコネクタを挿入しても1本の光フ
ァイバであるため位置合せの影響を受にくい。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を説明する。第1図は実施例
に係る圧力測定装置の概略構成図を示し、圧力Pを受け
る受圧ダイアフラムlと、信号用光源としての第1LE
D2と、波長の異なる参照用光源としての第2LED3
と1両LED2゜3よりの光を1本の光ファイバに入れ
るカプラ4と、両LED2.3よりの光線を運ぶ光源用
光ファイバ5と、センサーヘッド内で光源用光ファイバ
5の光の一部を受光用光ファイバ11に入れるために、
光源用光ファイバ5と受光用光ファイバ11の光フアイ
バクラッドの一部を取除いて融着した結合部7と、内面
1aに波長選択性を持たせるためにダイアフラム内面に
誘電体多層膜等を蒸着などにより施し、測定すべき圧力
に応じてたわむ受圧ダイアフラム1と、受圧ダイアフラ
ム1よりの反射光と串照光を運ぶ受光用光ファイバ11
と、第1LED2の波長を反射し、第2LEDの波長を
通過させるダイクロイックミラーなどの波長選択性を持
つミラー12と、受圧ダイアフラム1よりの反射信号を
電気信号に変換する第1フオトダイオード(以下PDと
略称する)15と、参照光を電気信号に変換する第2P
D16と、第1PD15と第2PD16との出力から外
乱による光量変化を除く演算手段17と、この演算手段
17の出力信号と受圧力との対応関係(例えば直線関係
)を作る出力調整手段18とを備えている。
受圧ダイアフラムlは取付部材19にEB溶接(エレク
トロンビーム溶接)される。又、受圧ダイアフラム1の
取付部材19とセンサーヘッド6とはEB溶接によるシ
ール部20を介して連結され受圧ダイアフラム1とセン
サーヘッド6との間に形成された空間部21を密閉して
いる。空間部21はEB溶接の際に真空に引かれた後密
閉されるので、絶対圧型の圧力測定装置を構成する。
第1LED2と波長の異なる第2LED3の光線は、カ
プラ4により光源用ファイバ5に導かれ、センサーヘッ
ド6に伝送される。センサーヘッド6内で、光源用光フ
ァイバ5と受光用光ファイバ11の光フアイバクラッド
の一部を取除いて融着させることにより光源用光ファイ
バ5の光の一部が受光用光ファイバ11に導かれる。又
、光源用光ファイバ5より受圧ダイアフラムlに投光さ
れた光はダイアフラム内面1aに施されている波長選択
性物質により第1LED2の波長のみ反射され、この反
射光は受光用光ファイバ11により受光され、結合部7
で参照光と一体となり、波長選択性を持つミラーI2に
導かれる。ミラーI2による反射光は反射され第1PD
により電気信号に変換され、参照光はミラー12を透過
して第2PDにより電気信号に変換される。
第PDよりの反射信号を第2PDよりの参照信号で例え
ば割算することにより外乱による光量変化等の影響を受
けることなしに圧力測定が行なえる。
第2図は本発明の変形例でありセンサ一部の構成図を示
しており、他の部分は第1図に示すものと同等である。
この変形例はダイアプラム内面1aに波長選択性を持た
せず研摩した状態のままで、波長選択に干渉フィルタ1
0を用いる方式である。
干渉フィルタ10は、第↓LEDの波長を透過させ。
第2LEDの波長を反射させるので、信号用光線は透過
し、受圧ダイアフラム1で反射し再び干渉フィルタ10
を透過して受光用光ファイバ11で受光される。又、参
照用光線は干渉フィルタlOにより反射して受光用光フ
ァイバ11に入射する。波長選択性を持つミラー12に
よる反射光線は反射され第1PDにより電気信号に変換
され、参照光はミラー12を透過して第2PDにより電
気信号に変換される。第1PDよりの反射信号を第2P
Dよりの参照信号で割算することにより外乱による光量
変化等の影響を受けることなしに圧力測定が行なえる。
なお、上記実施例中波長選択性を持つものは、ダイクロ
イックフィルター、コールドミラー、コールドフィルタ
ー等である。
さらに、本発明は上記圧力測定装置に限定されることな
く、第1の実施例においては受圧ダイアプラムの受ける
圧力が温度等に対応して変化する対応関係においては受
圧ダイアフラムの受ける圧力が温度等に対応して変化す
る対応関係を有すれば温度計としても利用でき、また、
第2の実施例においては、受圧ダイアフラムを設ける必
要もないことから特願昭63−207423号に示すよ
うに光を液面に照射し、その反射光で液面までの距離を
測定する液面レベル計や同様に温度計等として適用でき
る。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の構成によれば、工水の光源用
光ファイバで信号用光と参照用光の光線を伝送し、1本
の受光用光ファイバで反射光線と参照光線を伝送するの
で、光ファイバの中間に光フアイバマルチコネクタを挿
入しても、反射信号を参照信号で演算処理しているので
、コネクタの脱着による圧力の再現性は確保できる。ま
た光ファイバの曲げ、振動等の外乱の影響を受けにくb
)。
【図面の簡単な説明】
第工図はこの発明の実施例に係る圧力測定装置の概略構
成図、第2図は本発明の変形例のセンサ一部構成図、第
3図は従来の圧力測定装置を示す概略構成図である。 1、・受圧ダイアフラム 2・・・第1LED(光源)
3・・・第2LED (光源)5・・・光源用光ファイ
バ6・・・センサーヘッド  7・・・接合部10・・
・干渉フィルタ 12・・・波長選択性を持つミラー

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)波長の異なる第1および第2の光を送出するため
    の少なくとも1つの光源と、 この光源からの光を集光して運ぶ光源用光ファイバと、 この光源用光ファイバで運ばれた第1の光のみを反射し
    、第2の光を吸収する波長選択特性を有するセンサヘッ
    ドと、 前記光源用光ファイバと少なくとも一部が結合してこの
    光源用光ファイバから前記第2の光を受け取ると共に、
    前記センサヘッドで反射された第1の光をそれぞれ集光
    して運ぶ受光用光ファイバと、 この受光用光ファイバにより運ばれた光を前記第1およ
    び第2の光に分ける波長選択手段と、前記第1の光を受
    光して電気信号に変換する第1の感光素子と、 前記第2の光を受光して電気信号に変換する第2の感光
    素子と、 前記第1および前記第2の感光素子の出力から外乱によ
    る光量変化を除く演算手段と、 この演算手段の出力信号と前記センサヘッドからの変位
    量との対応関係を作る出力調整手段とから成ることを特
    徴とする変位測定装置。
  2. (2)波長の異なる第1および第2の光を送出するため
    の少なくとも1つの光源と、 この光源からの光を集光して運ぶ光源用光ファイバと、 この光源用光ファイバで運ばれた第1の光のみを反射し
    、第2の光を透過する波長選択特性を有する第1の波長
    選択手段と、 この波長選択手段で反射された第1の反射光と、前記第
    1の波長選択手段を透過した前記第2の光が被測定面で
    反射された第2の反射光の両者を集光して運ぶ受光用光
    ファイバと、 この受光用光ファイバにより運ばれた前記反射光を前記
    第1および第2の反射光に分ける第2の波長選択手段と
    、 前記第1の反射光を受光して電気信号に変換する第1の
    感光素子と、 前記第2の反射光を受光して電気信号に変換する第2の
    感光素子と、 前記第1および前記第2の感光素子の出力から外乱によ
    る光量変化を除く演算手段と、 この演算手段の出力信号と前記被測定面までの変位量と
    の対応関係を作る出力調整手段と、から成ることを特徴
    とする変位測定装置。
JP3959090A 1990-02-22 1990-02-22 変位測定装置 Pending JPH03243822A (ja)

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JP (1) JPH03243822A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7615736B2 (en) 2007-05-31 2009-11-10 Fujikura Ltd. Optical sensor
JP2010071891A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Toshiba Corp 光圧力計
US8934739B2 (en) 2010-08-06 2015-01-13 Fujikura Ltd. Sensor head and optical sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7615736B2 (en) 2007-05-31 2009-11-10 Fujikura Ltd. Optical sensor
JP2010071891A (ja) * 2008-09-19 2010-04-02 Toshiba Corp 光圧力計
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